JP2002320331A - 系統連系電力変換システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電力系統異常が原因で起こる変圧器の偏磁を確
実に抑制すること。 【解決手段】電力貯蔵装置７を有し直流を交流／交流を
直流に変換する電力変換装置１を、変圧器２を介して電
源を有する電力系統および負荷９に並列に接続し、電力
系統と連系する点に、電力系統から負荷および電力変換
装置を切離し可能な系統連系スイッチ８を備え、常時は
電力系統側から電力貯蔵装置に電力を貯蔵／電力貯蔵装
置から電力を放出／無効電力補償／高調波補償／電力不
平衡補償を行ない、電力系統の異常時には系統連系スイ
ッチを開放して電力変換装置から負荷に給電する系統連
系電力変換システムの制御装置において、系統連系スイ
ッチを投入して系統連系されている場合に、電力系統の
電圧と同期回転する座標上の電力系統電圧成分と一致す
る軸成分の減少分が設定値以上であることを検知する
と、電力系統の異常と判定して系統連系スイッチを開放
する手段10,11,12,13を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置を変
圧器を介して電源を有する電力系統と連系して構成され
る系統連系電力変換システムの制御装置に係り、特に電
力系統事故等の異常が原因で起こる変圧器の偏磁を確実
に抑制して、システムの運転継続性を高めるようにした
系統連系電力変換システムの制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば太陽電池やＮａＳ電池
等の直流電源を、電源を有する電力系統と連系する場合
には、電力変換装置により直流を交流に変換して接続す
る必要がある。

【０００３】この場合、電力系統の電圧と上記直流電力
を出力する直流電源との電圧整合や、電力変換装置から
の直流分の流出を防止するために、電力変換装置を、そ
の出力段に変圧器を設けて電源を有する電力系統と連系
して、系統連系電力変換システムを構成していることが
多い。

【０００４】電力変換装置は、任意の交流波形を出力す
ることができる反面、スイッチング誤差や電力系統の影
響によってその出力に直流成分が重畳し、連系用の変圧
器を偏磁させてしまうことがある。

【０００５】そこで、最近では、このような変圧器の偏
磁を抑制制御する制御装置が提案されてきている。

【０００６】図９は、この種の従来の系統連系電力変換
システムの制御装置の構成例を示すブロック図である。

【０００７】図９において、直流を交流または交流を直
流に変換する電力変換装置１は、連系用の変圧器２を介
して電源０を有する電力系統と連系して動作する。

【０００８】変圧器２の偏磁を抑制制御する制御装置
は、電力変換装置１の出力電圧の直流成分を直流分検出
回路３により検出し、その直流成分の逆向きの直流成分
を偏磁抑制回路４により出力し、これを電力変換装置１
の制御回路５の出力に重畳させて、ＰＷＭパターン発生
回路６により電力変換装置１を制御するように構成され
ている。

【０００９】なお、図９中、Ｌは電力系統の系統インピ
ーダンスを示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の系統連系電力変換システムの制御装置にお
いては、次のような問題点がある。

【００１１】すなわち、電力変換装置１の出力電圧の直
流成分の検出に際して、少なくとも１周期以上の出力電
圧の検出が必要となるため、偏磁抑制制御の効果を得る
ためには時間がかかる。

【００１２】したがって、電力系統異常等が原因による
短時間で生じる偏磁現象を抑制することは難しい。

【００１３】また、電力変換装置１の制御回路５の出力
端に直流成分を重畳することは、制御回路５から見る
と、その直流成分は外乱として認識される。

【００１４】そして、制御回路５は、この外乱の影響を
無くすように働くため、偏磁抑制制御の効き目を弱くす
るように作用してしまうことがあり、偏磁抑制制御の効
果が損なわれてしまう。

【００１５】本発明の目的は、電力系統事故等の異常が
原因で起こる変圧器の偏磁を確実に抑制して、システム
の運転継続性を高めることが可能な系統連系電力変換シ
ステムの制御装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、電力を貯蔵する二次電池等の電力貯蔵装置を有し
直流を交流または交流を直流に変換する電力変換装置
を、変圧器を介して電源を有する電力系統および負荷に
並列に接続し、電力系統と連系する点に、当該電力系統
から負荷および電力変換装置を切り離し可能な系統連系
スイッチを備え、常時は、電力系統側から電力貯蔵装置
に電力を貯蔵もしくは電力貯蔵装置から電力を放出また
は無効電力補償もしくは高調波補償あるいは電力不平衡
補償を行ない、電力系統の異常時には、系統連系スイッ
チを開放して電力変換装置から負荷に給電するようにし
た系統連系電力変換システムの制御装置において、請求
項１に対応する発明では、系統連系スイッチを投入して
系統連系されている場合に、電力系統の電源電圧と同期
回転する回転座標上の電源電圧成分と一致する軸成分の
減少分が設定値以上であることを検知すると、電力系統
の異常と判定して系統連系スイッチを開放する手段を備
えている。

【００１７】従って、請求項１に対応する発明の系統連
系電力変換システムの制御装置においては、系統連系ス
イッチを投入して系統連系されている場合に、電力系統
の電源電圧と同期回転する回転座標上の電源電圧成分と
一致する軸成分の減少分が設定値以上であることを検知
することで、電力系統の異常と判定して系統連系スイッ
チを開放することにより、電力系統異常時に無理な電流
制御を続けることによって生じる変圧器の偏磁を確実に
抑制することができ、システムの運転継続性を高めるこ
とができる。

【００１８】また、請求項２に対応する発明では、系統
連系スイッチを投入して系統連系されている場合に、電
力系統の電源電圧と同期回転する回転座標上の電源電圧
成分と一致する軸と直交する軸成分の増加分が設定値以
上であることを検知すると、電力系統の異常と判定して
系統連系スイッチを開放する手段を備えている。

【００１９】従って、請求項２に対応する発明の系統連
系電力変換システムの制御装置においては、系統連系ス
イッチを投入して系統連系されている場合に、電力系統
の電源電圧と同期回転する回転座標上の電源電圧成分と
一致する軸と直交する軸成分の増加分が設定値以上であ
ることを検知することで、電力系統の異常と判定して系
統連系スイッチを開放することにより、電力系統異常時
に無理な電流制御を続けることによって生じる変圧器の
偏磁を確実に抑制することができ、システムの運転継続
性を高めることができる。

【００２０】さらに、請求項３に対応する発明では、系
統連系スイッチを投入して系統連系されている場合に、
電力系統の電源電圧の位相を検出し、当該検出位相の変
化率の大きさが制限値を超えたことを検知すると、電力
系統の異常と判定して系統連系スイッチを開放する手段
を備えている。

【００２１】従って、請求項３に対応する発明の系統連
系電力変換システムの制御装置においては、系統連系ス
イッチを投入して系統連系されている場合に、電力系統
の電源電圧の位相を検出し、当該検出位相の変化率の大
きさが制限値を超えたことを検知することで、電力系統
の異常と判定して系統連系スイッチを開放することによ
り、電力系統異常時に無理な電流制御を続けることによ
って生じる変圧器の偏磁を確実に抑制することができ、
システムの運転継続性を高めることができる。

【００２２】一方、請求項４に対応する発明では、系統
連系スイッチを投入して系統連系されている場合に、系
統連系スイッチに流れる電流を検出し、当該検出電流の
少なくとも１相の電流が零を継続する時間が設定値を超
えたことを検知すると、電力系統の異常と判定して系統
連系スイッチを開放する手段を備えている。

【００２３】従って、請求項４に対応する発明の系統連
系電力変換システムの制御装置においては、系統連系ス
イッチを投入して系統連系されている場合に、系統連系
スイッチに流れる電流を検出し、当該検出電流の少なく
とも１相の電流が零を継続する時間が設定値を超えたこ
とを検知することで、電力系統の異常と判定して系統連
系スイッチを開放することにより、電力系統異常時に無
理な電流制御を続けることによって生じる変圧器の偏磁
を確実に抑制することができ、システムの運転継続性を
高めることができる。

【００２４】また、請求項５に対応する発明では、系統
連系スイッチを投入して系統連系されている場合に、系
統連系スイッチに流れる電流を検出し、当該検出電流の
少なくとも１相の電流が零を継続する時間が設定値を超
えたことを検知すると、電力系統の異常と判定して電力
変換装置の出力電流を制御する電流制御器への電流指令
を零にする手段を備えている。

【００２５】従って、請求項５に対応する発明の系統連
系電力変換システムの制御装置においては、系統連系ス
イッチを投入して系統連系されている場合に、系統連系
スイッチに流れる電流を検出し、当該検出電流の少なく
とも１相の電流が零を継続する時間が設定値を超えたこ
とを検知することで、電力系統の異常と判定して電力変
換装置の出力電流を制御する電流制御器への電流指令を
零にすることにより、電力系統異常時に無理な電流制御
を続けることによって生じる変圧器の偏磁を確実に抑制
することができ、システムの運転継続性を高めることが
できる。

【００２６】さらに、請求項６に対応する発明では、系
統連系スイッチを投入して系統連系されている場合に、
電力変換装置の出力電圧の変化率を検出し、当該現在の
検出変化率と過去の検出変化率との差が設定値を超えた
ことを検知すると、電力系統の異常と判定して系統連系
スイッチを開放する手段を備えている。

【００２７】従って、請求項６に対応する発明の系統連
系電力変換システムの制御装置においては、系統連系ス
イッチを投入して系統連系されている場合に、電力変換
装置の出力電圧の変化率を検出し、当該現在の検出変化
率と過去の検出変化率との差が設定値を超えたことを検
知することで、電力系統の異常と判定して系統連系スイ
ッチを開放することにより、電力系統異常時に無理な電
流制御を続けることによって生じる変圧器の偏磁を確実
に抑制することができ、システムの運転継続性を高める
ことができる。

【００２８】さらにまた、請求項７に対応する発明で
は、系統連系スイッチを投入して系統連系されている場
合に、電力変換装置の出力電圧の変化率を検出し、当該
現在の検出変化率と過去の検出変化率との差が設定値を
超えたことを検知すると、電力系統の異常と判定して電
力変換装置の出力電流を制御する電流制御器への電流指
令を零にする手段を備えている。

【００２９】従って、請求項７に対応する発明の系統連
系電力変換システムの制御装置においては、系統連系ス
イッチを投入して系統連系されている場合に、電力変換
装置の出力電圧の変化率を検出し、当該現在の検出変化
率と過去の検出変化率との差が設定値を超えたことを検
知することで、電力系統の異常と判定して電力変換装置
の出力電流を制御する電流制御器への電流指令を零にす
ることにより、電力系統異常時に無理な電流制御を続け
ることによって生じる変圧器の偏磁を確実に抑制するこ
とができ、システムの運転継続性を高めることができ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明では、系統連系スイッチを
投入して系統連系されている場合に、システムの所定の
電気量に基づいて、電力系統の異常を検知した場合に、
系統連系スイッチを開放するか、または電力変換装置の
出力電流を制御する電流制御器への電流指令を零にする
ようにすることにより、電力系統異常を迅速に検出し
て、電力系統異常時に無理な電流制御を継続することに
よって電力変換装置が出力する電圧時間積の増加を抑制
して、変圧器の偏磁を確実に抑制するものである。

【００３１】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。

【００３２】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による系統連系電力変換システムの制御装置の構成例
を示すブロック図であり、図９と同一要素には同一符号
を付して示している。

【００３３】図１において、電力を貯蔵する二次電池等
の電力貯蔵装置７を有し、直流を交流または交流を直流
に変換する電力変換装置１は、連系用の変圧器２を介し
て、電源０を有する電力系統および負荷９に並列に接続
している。

【００３４】また、電力系統と連系する点に、この電力
系統から負荷９および電力変換装置１を切り離し可能な
系統連系スイッチ８を設けている。

【００３５】そして、常時は、電力系統側から電力貯蔵
装置７に電力を貯蔵もしくは電力貯蔵装置７から電力を
放出または無効電力補償もしくは高調波補償あるいは電
力不平衡補償を行ない、電力系統の異常時には、系統連
系スイッチ８を開放して電力変換装置１から負荷９に給
電するようにしている。

【００３６】一方、制御装置は、位相検出器１０と、静
止→回転変換回路１１と、電圧減少分検出回路１２と、
系統連系スイッチ開閉回路１３とから構成している。

【００３７】位相検出器１０は、電力系統の電源電圧の
位相を検出する。

【００３８】静止→回転変換回路１１は、電力系統の電
源電圧を、位相検出器１０からの出力を用いて、電力系
統の電源電圧と同期回転するｄ−ｑ回転座標上の電源電
圧成分と一致する軸成分の電圧、および当該電源電圧成
分と一致する軸と直交する軸成分の電圧に変換する。

【００３９】電圧減少分検出回路１２は、静止→回転変
換回路１１からの出力のうち、電源電圧成分と一致する
軸成分の電圧を入力とし、その電圧の減少分が設定値以
上であることを検知する。

【００４０】系統連系スイッチ開閉回路１３は、電圧減
少分検出回路１２からの出力を入力とし、電圧の減少分
が設定値以上であることが検知されると、電力系統の異
常と判定して系統連系スイッチ８を開放する。

【００４１】なお、図１中、Ｌは電力系統の系統インピ
ーダンスを示している。

【００４２】次に、以上のように構成した本実施の形態
による系統連系電力変換システムの制御装置の作用につ
いて説明する。

【００４３】図１において、電力変換装置１は、系統連
系スイッチ８を投入して、変圧器２を介して電力系統と
連系している。

【００４４】この系統連系スイッチ８を投入して系統連
系されている定常時は、電力貯蔵装置７に充電や電力貯
蔵装置７から放電するため、制御電流源として動作す
る。

【００４５】電力系統に何らかの異常が発生した場合に
は、系統連系スイツチ８を開放して、電力変換装置１か
ら負荷９に給電する。

【００４６】電力系統の電源電圧は、電源電圧の位相を
検出する位相検出器１０からの出力を用い、静止→回転
変換回路１１で電源電圧と同期回転するｄ−ｑ回転座標
上の電圧へと変換される。

【００４７】ここでは、ｄ−ｑ回転座標上の電源電圧の
向きは、ｑ軸と一致するようにとっている。

【００４８】

【数１】

【００４９】一方、電力系統に何らかの異常が発生した
場合には、ｑ軸電圧成分Ｖｑが急激に減少する。

【００５０】この減少を電圧減少分検出回路１２にて検
出し、この電圧減少値が設定値以上であることを検知す
ると、電力系統の異常と判定して、系統連系スイッチ開
閉回路１３により系統連系スイッチ８を開放し、電力変
換装置１は負荷９へ給電を開始する。

【００５１】上述したように、本実施の形態による系統
連系電力変換システムの制御装置では、系統連系スイッ
チ８を投入して系統連系されている場合に、電力系統の
電源電圧と同期回転する回転座標上の電源電圧成分と一
致する軸成分の減少分が設定値以上であることを検知す
ることで、電力系統の異常と判定して系統連系スイッチ
８を開放するようにしているので、電力系統異常を迅速
に検出して、電力系統異常時に無理な電流制御を継続す
ることによって電力変換装置１が出力する電圧時間積の
増加を抑制することができ、電力系統異常時に電流制御
を続けることによって生じる変圧器２の偏磁を確実に抑
制することができ、システムの運転継続性を高めること
が可能となる。

【００５２】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態による系統連系電力変換システムの制御装置の構成例
を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

【００５３】すなわち、本実施の形態による系統連系電
力変換システムの制御装置は、図２に示すように、前記
図１における電圧減少分検出回路１２を省略し、これに
代えて、電圧増加分検出回路１４を備えた構成としてい
る。

【００５４】電圧増加分検出回路１４は、静止→回転変
換回路１１からの出力のうち、電源電圧成分と一致する
軸と直交する軸成分の電圧を入力とし、その電圧の増加
分が設定値以上であることを検知する。

【００５５】系統連系スイッチ開閉回路１３は、電圧増
加分検出回路１４からの出力を入力とし、電圧の増加分
が設定値以上であることが検知されると、電力系統の異
常と判定して系統連系スイッチ８を開放する。

【００５６】次に、以上のように構成した本実施の形態
による系統連系電力変換システムの制御装置の作用につ
いて説明する。

【００５７】なお、図１と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【００５８】図２において、系統連系スイッチ８を投入
して系統連系されている定常時は、電力系統の電源電圧
成分は、ｑ軸電圧成分Ｖｑのみ値があり、ｄ軸電圧成分
Ｖｄは検出されない。

【００５９】電力系統に何らかの異常が発生した場合に
は、ｄ軸電圧成分Ｖｄが急激に増加する。

【００６０】この増加を電圧増加分検出回路１４にて検
出し、この電圧増加値が設定値以上であることを検知す
ると、電力系統の異常と判定して、系統連系スイッチ開
閉回路１３により系統連系スイッチ８を開放し、電力変
換装置１は負荷９へ給電を開始する。

【００６１】上述したように、本実施の形態による系統
連系電力変換システムの制御装置では、系統連系スイッ
チ８を投入して系統連系されている場合に、電力系統の
電源電圧と同期回転する回転座標上の電源電圧成分と一
致する軸と直交する軸成分の増加分が設定値以上である
ことを検知することで、電力系統の異常と判定して系統
連系スイッチ８を開放するようにしているので、電力系
統異常を迅速に検出して、電力系統異常時に無理な電流
制御を継続することによって電力変換装置１が出力する
電圧時間積の増加を抑制することができ、電力系統異常
時に電流制御を続けることによって生じる変圧器２の偏
磁を確実に抑制することができ、システムの運転継続性
を高めることが可能となる。

【００６２】（第３の実施の形態）図３は、本実施の形
態による系統連系電力変換システムの制御装置の構成例
を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

【００６３】すなわち、本実施の形態による系統連系電
力変換システムの制御装置は、図３に示すように、前記
図１における静止→回転変換回路１１および電圧減少分
検出回路１２を省略し、これに代えて、変化率検出回路
１５を備えた構成としている。

【００６４】変化率検出回路１５は、前記位相検出器１
０からの出力を入力とし、当該検出位相の変化率の大き
さが制限値を超えたことを検知する。

【００６５】系統連系スイッチ開閉回路１３は、変化率
検出回路１５からの出力を入力とし、検出位相の変化率
の大きさが制限値を超えたことが検知されると、電力系
統の異常と判定して系統連系スイッチ８を開放する。

【００６６】次に、以上のように構成した本実施の形態
による系統連系電力変換システムの制御装置の作用につ
いて説明する。

【００６７】なお、図１と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【００６８】図３において、系統連系スイッチ８を投入
して系統連系されている定常時は、連系点電圧は、位相
検出器１０にてその位相が検出される。

【００６９】電力系統に何らかの異常が発生した場合に
は、検出位相が急激に変化する。

【００７０】この変化を変化率検出回路１５にて検出
し、この検出位相の変化率の大きさが制限値を超えたこ
とを検知すると、電力系統の異常と判定して、系統連系
スイッチ開閉回路１３により系統連系スイッチ８を開放
し、電力変換装置１は負荷９へ給電を開始する。

【００７１】上述したように、本実施の形態による系統
連系電力変換システムの制御装置では、系統連系スイッ
チ８を投入して系統連系されている場合に、電力系統の
電源電圧の位相を検出してその変化率の大きさが制限値
を超えたことを検知することで、電力系統の異常と判定
して系統連系スイッチ８を開放するようにしているの
で、電力系統異常を迅速に検出して、電力系統異常時に
無理な電流制御を継続することによって電力変換装置１
が出力する電圧時間積の増加を抑制することができ、電
力系統異常時に電流制御を続けることによって生じる変
圧器２の偏磁を確実に抑制することができ、システムの
運転継続性を高めることが可能となる。

【００７２】（第４の実施の形態）図４は、本実施の形
態による系統連系電力変換システムの制御装置の構成例
を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

【００７３】すなわち、本実施の形態による系統連系電
力変換システムの制御装置は、図４に示すように、前記
図１における位相検出器１０、静止→回転変換回路１１
および電圧減少分検出回路１２を省略し、これに代え
て、零点検出回路１６と、電流零時間検出回路１７とを
備えた構成としている。

【００７４】零点検出回路１６は、系統連系スイッチ８
に流れる電流を入力とし、当該電流の少なくとも１相の
電流が零となったことを検出する。

【００７５】電流零時間検出回路１７は、零点検出回路
１６からの出力を入力とし、当該電流が零を継続する時
間が設定値を超えたことを検知する。

【００７６】系統連系スイッチ開閉回路１３は、電流零
時間検出回路１７からの出力を入力とし、電流が零を継
続する時間が設定値を超えたことが検知されると、電力
系統の異常と判定して系統連系スイッチ８を開放する。

【００７７】次に、以上のように構成した本実施の形態
による系統連系電力変換システムの制御装置の作用につ
いて説明する。

【００７８】なお、図１と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【００７９】図４において、系統連系スイッチ８を投入
して系統連系されている定常時は、系統連系スイッチ８
に流れる電流は、零点検出回路１６にてその零点が検出
される。

【００８０】電力系統に何らかの異常が発生した場合に
は、系統連系スイッチ８に流れる電流の少なくとも１相
の電流が零になる。

【００８１】この少なくとも１相の電流が零となったこ
とを零点検出回路１６にて検出する。

【００８２】そして、この少なくとも１相の電流が零を
継続する時間を電流零時間検出回路１７にて測定し、そ
の値が設定値を超えたことを検知すると、電力系統の異
常と判定して、系統連系スイッチ開閉回路１３により系
統連系スイッチ８を開放し、電力変換装置１は負荷９へ
給電を開始する。

【００８３】上述したように、本実施の形態による系統
連系電力変換システムの制御装置では、系統連系スイッ
チ８を投入して系統連系されている場合に、系統連系ス
イッチ８に流れる電流を検出してその少なくとも１相の
電流が零を継続する時間が設定値を超えたことを検知す
ることで、電力系統の異常と判定して系統連系スイッチ
８を開放するようにしているので、電力系統異常を迅速
に検出して、電力系統異常時に電流制御を継続すること
によって電力変換装置１が出力する電圧時間積の増加を
抑制することができ、電力系統異常時に無理な電流制御
を続けることによって生じる変圧器２の偏磁を確実に抑
制することができ、システムの運転継続性を高めること
が可能となる。

【００８４】（第５の実施の形態）図５は、本実施の形
態による系統連系電力変換システムの制御装置の構成例
を示すブロック図であり、図４と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

【００８５】すなわち、本実施の形態による系統連系電
力変換システムの制御装置は、図５に示すように、前記
図４における系統連系スイッチ開閉回路１３を省略し、
これに代えて、電流指令零化回路１８を備えた構成とし
ている。

【００８６】電流指令零化回路１８は、電流零時間検出
回路１７からの出力を入力とし、電流の少なくとも１相
の電流が零を継続する時間が設定値を超えたことが検知
されると、電力系統の異常と判定して電力変換装置１の
出力電流を制御する電流制御器１９への電流指令を零に
する。

【００８７】次に、以上のように構成した本実施の形態
による系統連系電力変換システムの制御装置の作用につ
いて説明する。

【００８８】なお、図４と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【００８９】図５において、系統連系スイッチ８を投入
して系統連系されている定常時は、系統連系スイッチ８
に流れる電流は、零点検出回路１６にてその零点が検出
される。

【００９０】電力系統に何らかの異常が発生した場合に
は、系統連系スイッチ８に流れる電流の少なくとも１相
の電流が零になる。

【００９１】この少なくとも１相の電流が零となったこ
とを零点検出回路１６にて検出する。

【００９２】そして、この少なくとも１相の電流が零を
継続する時間を電流零時間検出回路１７にて測定し、そ
の値が設定値を超えたことを検知すると、電力系統の異
常と判定して、電流指令零化回路１８により電流指令を
零にし、電流制御器１９により電力変換装置１の出力電
流を零にする。

【００９３】上述したように、本実施の形態による系統
連系電力変換システムの制御装置では、系統連系スイッ
チ８を投入して系統連系されている場合に、系統連系ス
イッチ８に流れる電流を検出してその少なくとも１相の
電流が零を継続する時間が設定値を超えたことを検知す
ることで、電力系統の異常と判定して電力変換装置１の
出力電流を制御する電流制御器１９への電流指令を零に
するようにしているので、電力系統異常を迅速に検出し
て、電力系統異常時に無理な電流制御を継続することに
よって電力変換装置１が出力する電圧時間積の増加を抑
制することができ、電力系統異常時に電流制御を続ける
ことによって生じる変圧器２の偏磁を確実に抑制するこ
とができ、システムの運転継続性を高めることが可能と
なる。

【００９４】（第６の実施の形態）図６は、本実施の形
態による系統連系電力変換システムの制御装置の構成例
を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

【００９５】すなわち、本実施の形態による系統連系電
力変換システムの制御装置は、図６に示すように、前記
図１における位相検出器１０、静止→回転変換回路１１
および電圧減少分検出回路１２を省略し、これに代え
て、電圧変化率検出回路２０と、保存回路２１と、変化
率比較回路２２とを備えた構成としている。

【００９６】電圧変化率検出回路２０は、電力変換装置
１からの出力電圧の変化率を検出する。

【００９７】保存回路２１は、電圧変化率検出回路２０
からの出力を入力とし、電圧変化率を保存する。

【００９８】変化率比較回路２２は、電圧変化率検出回
路２０からの出力、および保存回路２１からの出力を入
力とし、電圧変化率検出回路２０の出力である現在の検
出変化率と、保存回路２１の出力である過去の検出変化
率との差が、設定値を超えたことを検知する。

【００９９】系統連系スイッチ開閉回路１３は、変化率
比較回路２２からの出力を入力とし、現在の検出変化率
と過去の検出変化率との差が設定値を超えたことが検知
されると、電力系統の異常と判定して系統連系スイッチ
８を開放する。

【０１００】次に、以上のように構成した本実施の形態
による系統連系電力変換システムの制御装置の作用につ
いて説明する。

【０１０１】なお、図１と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【０１０２】図６において、系統連系スイッチ８を投入
して系統連系されている定常時は、電力変換装置１が出
力する電圧の変化率を電圧変化率検出回路２０にて常時
検出し、その値を保存回路２１に保存する。

【０１０３】電力系統に何らかの異常が発生した場合に
は、電力変換装置１が出力する電圧が大きく変化する。

【０１０４】この変化率を電圧変化率検出回路２０にて
検出し、その検出された現在の電圧変化率と、保存回路
２１に保存されている過去の電圧変化率とを変化率比較
回路２２にて比較する。

【０１０５】そして、この両者の差が設定値を超えたこ
とを検知すると、電力系統の異常と判定して、系統連系
スイッチ開閉回路１３により系統連系スイッチ８を開放
し、電力変換装置１は負荷９へ給電を開始する。

【０１０６】上述したように、本実施の形態による系統
連系電力変換システムの制御装置では、系統連系スイッ
チ８を投入して系統連系されている場合に、電力変換装
置１の出力電圧の変化率を検出して、その現在の検出変
化率と過去の検出変化率との差が設定値を超えたことを
検知することで、電力系統の異常と判定して系統連系ス
イッチ８を開放するようにしているので、電力系統異常
を迅速に検出して、電力系統異常時に無理な電流制御を
継続することによって電力変換装置１が出力する電圧時
間積の増加を抑制することができ、電力系統異常時に電
流制御を続けることによって生じる変圧器２の偏磁を確
実に抑制することができ、システムの運転継続性を高め
ることが可能となる。

【０１０７】（第７の実施の形態）図７は、本実施の形
態による系統連系電力変換システムの制御装置の構成例
を示すブロック図であり、図６と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

【０１０８】すなわち、本実施の形態による系統連系電
力変換システムの制御装置は、図７に示すように、前記
図６における系統連系スイッチ開閉回路１３を省略し、
これに代えて、電流指令零化回路１８を備えた構成とし
ている。

【０１０９】電流指令零化回路１８は、変化率比較回路
２２からの出力を入力とし、現在の検出変化率と過去の
検出変化率との差が設定値を超えたことが検知される
と、電力系統の異常と判定して電力変換装置１の出力電
流を制御する電流制御器１９への電流指令を零にする。

【０１１０】次に、以上のように構成した本実施の形態
による系統連系電力変換システムの制御装置の作用につ
いて説明する。

【０１１１】なお、図６と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。

【０１１２】図７において、系統連系スイッチ８を投入
して系統連系されている定常時は、電力変換装置１が出
力する電圧の変化率を電圧変化率検出回路２０にて常時
検出し、その値を保存回路２１に保存する。

【０１１３】電力系統に何らかの異常が発生した場合に
は、電力変換装置１が出力する電圧が大きく変化する。

【０１１４】この変化率を電圧変化率検出回路２０にて
検出し、その検出された現在の電圧変化率と、保存回路
２１に保存されている過去の電圧変化率とを変化率比較
回路２２にて比較する。

【０１１５】そして、この両者の差が設定値を超えたこ
とを検知すると、電力系統の異常と判定して、電流指令
零化回路１８により電流指令を零にし、電流制御器１９
により電力変換装置１の出力電流を零にする。

【０１１６】上述したように、本実施の形態による系統
連系電力変換システムの制御装置では、系統連系スイッ
チ８を投入して系統連系されている場合に、電力変換装
置１の出力電圧の変化率を検出して、その現在の検出変
化率と過去の検出変化率との差が設定値を超えたことを
検知することで、電力系統の異常と判定して電力変換装
置１の出力電流を制御する電流制御器１９への電流指令
を零にするようにしているので、電力系統異常を迅速に
検出して、電力系統異常時に無理な電流制御を継続する
ことによって電力変換装置１が出力する電圧時間積の増
加を抑制することができ、電力系統異常時に電流制御を
続けることによって生じる変圧器２の偏磁を確実に抑制
することができ、システムの運転継続性を高めることが
可能となる。

【０１１７】（その他の実施の形態）図８は、高速バッ
クアップ機能を有する電源システムの概略構成例を示す
ブロック図であり、図１乃至図７と同一要素には同一符
号を付して示している。

【０１１８】すなわち、本実施の形態による電源システ
ムは、図８に示すように、電源を有する電力系統から負
荷９および電力変換装置１を切り離し可能な系統連系ス
イッチ８と、電力変換装置１に備えられ、電力を貯蔵す
る二次電池等の電力貯蔵装置７と、電力変換装置１の出
力を電力系統の電源電圧に一致させるための連系用の変
圧器２と、電力系統の連系点の電圧を検出する電圧検出
器２３と、電力系統の連系点の電圧位相を検出する位相
検出器１０と、電力変換装置１からの出力電圧を検出す
る電圧検出器２３と、電力変換装置１の出力電流を検出
する電流検出器２４と、電力変換装置１の出力電流を制
御する電流制御器２５と、電力変換装置１の出力電圧を
制御する電圧制御回路２６と、電力系統の異常を検出す
る系統異常判定回路２７と、系統連系スイッチ８を開放
／投入する系統連系スイッチ開閉回路１３と、電力系統
の状態に応じて電流制御と電圧制御とを切り替える切替
回路２８とから構成している。

【０１１９】かかる高速バックアップ機能を有する電源
システムを構成する電力変換システムに、前記第１の実
施の形態乃至第７の実施の形態のいずれかを適用するこ
とにより、本システムにおいても、前述の場合と同様の
作用効果を得ることが可能である。

【０１２０】なお、図では、三相のシステムの場合につ
いて示しているが、これに限らず、単相のシステムに対
しても、ほぼ同じ構成となる。

【０１２１】そして、前記第３の実施の形態乃至第７の
実尭の形態のいずれかを適用することにより、単相のシ
ステムにおいても、前述の場合と同様の作用効果を得る
ことが可能である。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の系統連系
電力変換システムの制御装置によれば、系統連系スイッ
チを投入して系統連系されている場合に、システムの所
定の電気量に基づいて、電力系統の異常を検知した場合
に、系統連系スイッチを開放するか、または電力変換装
置の出力電流を制御する電流制御器への電流指令を零に
するようにしているので、電力系統事故等の異常が原因
で起こる変圧器の偏磁を確実に抑制して、システムの運
転継続性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による系統連系電力変換システムの制御
装置の第１の実施の形態を示すブロック図。

【図２】本発明による系統連系電力変換システムの制御
装置の第２の実施の形態を示すブロック図。

【図３】本発明による系統連系電力変換システムの制御
装置の第３の実施の形態を示すブロック図。

【図４】本発明による系統連系電力変換システムの制御
装置の第４の実施の形態を示すブロック図。

【図５】本発明による系統連系電力変換システムの制御
装置の第５の実施の形態を示すブロック図。

【図６】本発明による系統連系電力変換システムの制御
装置の第６の実施の形態を示すブロック図。

【図７】本発明による系統連系電力変換システムの制御
装置の第７の実施の形態を示すブロック図。

【図８】高速バックアップ機能を有する電源システムの
概略構成例を示すブロック図。

【図９】従来の系統連系電力変換システムの制御装置の
構成例を示すブロック図。

【符号の説明】

０…電源 １…電力変換装置 ２…変圧器 ３…直流分検出回路 ４…偏磁抑制回路 ５…電力変換装置の制御回路 ６…ＰＷＭパターン発生回路 ７…電力貯蔵装置 ８…系統連系スイッチ ９…負荷 １０…位相検出器 １１…静止→回転変換回路 １２…電圧減少分検出回路 １３…系統連系スイツチ開閉回路 １４…電圧増加分検出回路 １５…変化率検出回路 １６…零点検出回路 １７…電流零時間検出回路 １８…電流指令零化回路 １９…電流制御器 ２０…電圧変化率検出回路 ２１…保存回路 ２２…変化率比較回路 ２３…電圧検出器 ２４…電流検出器 ２５…電流制御回路 ２６…電圧制御回路 ２７…系統異常判定回路 ２８…切替回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 韮沢 仁 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 廣瀬 俊一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 5G066 HA06 HA13 HA30 HB09 5H007 AA17 CA01 CC32 DA04 DA05 DC02 DC05 FA05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力を貯蔵する二次電池等の電力貯蔵装
   置を有し直流を交流または交流を直流に変換する電力変
   換装置を、変圧器を介して電源を有する電力系統および
   負荷に並列に接続し、 前記電力系統と連系する点に、当該電力系統から前記負
   荷および前記電力変換装置を切り離し可能な系統連系ス
   イッチを備え、 常時は、前記電力系統側から前記電力貯蔵装置に電力を
   貯蔵もしくは前記電力貯蔵装置から電力を放出または無
   効電力補償もしくは高調波補償あるいは電力不平衡補償
   を行ない、 前記電力系統の異常時には、前記系統連系スイッチを開
   放して前記電力変換装置から前記負荷に給電するように
   した系統連系電力変換システムの制御装置において、 前記系統連系スイッチを投入して系統連系されている場
   合に、前記電力系統の電源電圧と同期回転する回転座標
   上の電源電圧成分と一致する軸成分の減少分が設定値以
   上であることを検知すると、前記電力系統の異常と判定
   して前記系統連系スイッチを開放する手段を備えて成る
   ことを特徴とする系統連系電力変換システムの制御装
   置。
2. 【請求項２】 電力を貯蔵する二次電池等の電力貯蔵装
   置を有し直流を交流または交流を直流に変換する電力変
   換装置を、変圧器を介して電源を有する電力系統および
   負荷に並列に接続し、 前記電力系統と連系する点に、当該電力系統から前記負
   荷および前記電力変換装置を切り離し可能な系統連系ス
   イッチを備え、 常時は、前記電力系統側から前記電力貯蔵装置に電力を
   貯蔵もしくは前記電力貯蔵装置から電力を放出または無
   効電力補償もしくは高調波補償あるいは電力不平衡補償
   を行ない、 前記電力系統の異常時には、前記系統連系スイッチを開
   放して前記電力変換装置から前記負荷に給電するように
   した系統連系電力変換システムの制御装置において、 前記系統連系スイッチを投入して系統連系されている場
   合に、前記電力系統の電源電圧と同期回転する回転座標
   上の電源電圧成分と一致する軸と直交する軸成分の増加
   分が設定値以上であることを検知すると、前記電力系統
   の異常と判定して前記系統連系スイッチを開放する手段
   を備えて成ることを特徴とする系統連系電力変換システ
   ムの制御装置。
3. 【請求項３】 電力を貯蔵する二次電池等の電力貯蔵装
   置を有し直流を交流または交流を直流に変換する電力変
   換装置を、変圧器を介して電源を有する電力系統および
   負荷に並列に接続し、 前記電力系統と連系する点に、当該電力系統から前記負
   荷および前記電力変換装置を切り離し可能な系統連系ス
   イッチを備え、 常時は、前記電力系統側から前記電力貯蔵装置に電力を
   貯蔵もしくは前記電力貯蔵装置から電力を放出または無
   効電力補償もしくは高調波補償あるいは電力不平衡補償
   を行ない、 前記電力系統の異常時には、前記系統連系スイッチを開
   放して前記電力変換装置から前記負荷に給電するように
   した系統連系電力変換システムの制御装置において、 前記系統連系スイッチを投入して系統連系されている場
   合に、前記電力系統の電源電圧の位相を検出し、当該検
   出位相の変化率の大きさが制限値を超えたことを検知す
   ると、前記電力系統の異常と判定して前記系統連系スイ
   ッチを開放する手段を備えて成ることを特徴とする系統
   連系電力変換システムの制御装置。
4. 【請求項４】 電力を貯蔵する二次電池等の電力貯蔵装
   置を有し直流を交流または交流を直流に変換する電力変
   換装置を、変圧器を介して電源を有する電力系統および
   負荷に並列に接続し、 前記電力系統と連系する点に、当該電力系統から前記負
   荷および前記電力変換装置を切り離し可能な系統連系ス
   イッチを備え、 常時は、前記電力系統側から前記電力貯蔵装置に電力を
   貯蔵もしくは前記電力貯蔵装置から電力を放出または無
   効電力補償もしくは高調波補償あるいは電力不平衡補償
   を行ない、 前記電力系統の異常時には、前記系統連系スイッチを開
   放して前記電力変換装置から前記負荷に給電するように
   した系統連系電力変換システムの制御装置において、 前記系統連系スイッチを投入して系統連系されている場
   合に、前記系統連系スイッチに流れる電流を検出し、当
   該検出電流の少なくとも１相の電流が零を継続する時間
   が設定値を超えたことを検知すると、前記電力系統の異
   常と判定して前記系統連系スイッチを開放する手段を備
   えて成ることを特徴とする系統連系電力変換システムの
   制御装置。
5. 【請求項５】 電力を貯蔵する二次電池等の電力貯蔵装
   置を有し直流を交流または交流を直流に変換する電力変
   換装置を、変圧器を介して電源を有する電力系統および
   負荷に並列に接続し、 前記電力系統と連系する点に、当該電力系統から前記負
   荷および前記電力変換装置を切り離し可能な系統連系ス
   イッチを備え、 常時は、前記電力系統側から前記電力貯蔵装置に電力を
   貯蔵もしくは前記電力貯蔵装置から電力を放出または無
   効電力補償もしくは高調波補償あるいは電力不平衡補償
   を行ない、 前記電力系統の異常時には、前記系統連系スイッチを開
   放して前記電力変換装置から前記負荷に給電するように
   した系統連系電力変換システムの制御装置において、 前記系統連系スイッチを投入して系統連系されている場
   合に、前記系統連系スイッチに流れる電流を検出し、当
   該検出電流の少なくとも１相の電流が零を継続する時間
   が設定値を超えたことを検知すると、前記電力系統の異
   常と判定して前記電力変換装置の出力電流を制御する電
   流制御器への電流指令を零にする手段を備えて成ること
   を特徴とする系統連系電力変換システムの制御装置。
6. 【請求項６】 電力を貯蔵する二次電池等の電力貯蔵装
   置を有し直流を交流または交流を直流に変換する電力変
   換装置を、変圧器を介して電源を有する電力系統および
   負荷に並列に接続し、 前記電力系統と連系する点に、当該電力系統から前記負
   荷および前記電力変換装置を切り離し可能な系統連系ス
   イッチを備え、 常時は、前記電力系統側から前記電力貯蔵装置に電力を
   貯蔵もしくは前記電力貯蔵装置から電力を放出または無
   効電力補償もしくは高調波補償あるいは電力不平衡補償
   を行ない、 前記電力系統の異常時には、前記系統連系スイッチを開
   放して前記電力変換装置から前記負荷に給電するように
   した系統連系電力変換システムの制御装置において、 前記系統連系スイッチを投入して系統連系されている場
   合に、前記電力変換装置の出力電圧の変化率を検出し、
   当該現在の検出変化率と過去の検出変化率との差が設定
   値を超えたことを検知すると、前記電力系統の異常と判
   定して前記系統連系スイッチを開放する手段を備えて成
   ることを特徴とする系統連系電力変換システムの制御装
   置。
7. 【請求項７】 電力を貯蔵する二次電池等の電力貯蔵装
   置を有し直流を交流または交流を直流に変換する電力変
   換装置を、変圧器を介して電源を有する電力系統および
   負荷に並列に接続し、 前記電力系統と連系する点に、当該電力系統から前記負
   荷および前記電力変換装置を切り離し可能な系統連系ス
   イッチを備え、 常時は、前記電力系統側から前記電力貯蔵装置に電力を
   貯蔵もしくは前記電力貯蔵装置から電力を放出または無
   効電力補償もしくは高調波補償あるいは電力不平衡補償
   を行ない、 前記電力系統の異常時には、前記系統連系スイッチを開
   放して前記電力変換装置から前記負荷に給電するように
   した系統連系電力変換システムの制御装置において、 前記系統連系スイッチを投入して系統連系されている場
   合に、前記電力変換装置の出力電圧の変化率を検出し、
   当該現在の検出変化率と過去の検出変化率との差が設定
   値を超えたことを検知すると、前記電力系統の異常と判
   定して前記電力変換装置の出力電流を制御する電流制御
   器への電流指令を零にする手段を備えて成ることを特徴
   とする系統連系電力変換システムの制御装置。